物理 第一章 运动的描述 第3节 运动快慢与方向的描述——速度 教科版必修1

第第3节节运动快慢与方向的描述运动快慢与方向的描述速度速度学习目标学习目标核心提炼核心提炼1.理解速度的概念，领会其矢量性，知道速理解速度的概念，领会其矢量性，知道速度的方向即物体运动的方向。度的方向即物体运动的方向。4个概念个概念速度、平均速度、速度、平均速度、瞬时速度、速率瞬时速度、速率3个区别个区别速度与速率、平均速度与速率、平均速度与瞬时速度，平均速度与平速度与瞬时速度，平均速度与平均速率均速率1个图像个图像速度时间图像速度时间图像2.知道平均速度和瞬时速度的意义，了解它知道平均速度和瞬时速度的意义，了解它们的区别与联系。们的区别与联系。3.掌握测瞬时速度的方法，会用打出的纸带掌握测瞬时速度的方法，会用打出的纸带求瞬时速度和平均速度。求瞬时速度和平均速度。4.会用图像表示速度随时间变化的规律。会用图像表示速度随时间变化的规律。一、速度一、速度阅读阅读教材第教材第11页的页的“运动快慢的描述运动快慢的描述速度速度”部分，了解速度的含义，公式及单部分，了解速度的含义，公式及单位等。位等。1.定义：物体运动定义：物体运动的的_与与发生这段位移所用时间发生这段位移所用时间的的_。位移位移3.单位：米每秒，符号单位：米每秒，符号是是_或或_。常用单位常用单位还有还有_(_或或_)、厘米每秒、厘米每秒(cm/s或或cms1)等。等。4.矢量性：速度矢量性：速度是是_，速度的方向就是速度的方向就是物体物体_。比值比值m/sms-1千米每小时千米每小时km/hkmh-1矢量矢量运动的方向运动的方向二、平均速度二、平均速度阅读阅读教材第教材第11页页“平均速度平均速度”部分、了解平均速度的基本概念。部分、了解平均速度的基本概念。1.匀速直线运动和变速直线运动匀速直线运动和变速直线运动(1)匀速直线运动：物体在任何相等时间内的匀速直线运动：物体在任何相等时间内的位移位移_。(2)变速直线运动：物体在相等时间内的变速直线运动：物体在相等时间内的位移位移_ 。2.平均速度平均速度(1)定义：做变速直线运动的物体其发生的位移跟发生这段位移所定义：做变速直线运动的物体其发生的位移跟发生这段位移所用用_的的比值，比值，叫做平均速度。叫做平均速度。(3)物理意义物理意义：_(填填“粗略粗略”或或“精确精确“)地描述物体在地描述物体在t时间内运动的快慢和时间内运动的快慢和方向。方向。(4)矢量性：平均速度是矢量，方向矢量性：平均速度是矢量，方向与与_的的方向相同。方向相同。都相等都相等不相等不相等时间时间粗略粗略位移位移三、学生实验：用打点计时器测量平均速度三、学生实验：用打点计时器测量平均速度阅读阅读教材第教材第1112页页“学生实验：用打点计时器测量平均速度学生实验：用打点计时器测量平均速度”部分，了解打点计部分，了解打点计时器的构造原理及实验步骤，数据处理等。时器的构造原理及实验步骤，数据处理等。1.(1)打点计时器是记录做直线运动物体打点计时器是记录做直线运动物体的的_和和_的的仪器。仪器。(2)电火花打点计时器：电火花打点计时器：工作电压工作电压：_电源电源；原理：当接通电源、按原理：当接通电源、按下脉冲输出开关时，计时器发出的脉冲电流经放电针、墨粉纸盘到纸盘轴，产生火下脉冲输出开关时，计时器发出的脉冲电流经放电针、墨粉纸盘到纸盘轴，产生火花放电，于是在运动的纸带上就打出一行点迹。花放电，于是在运动的纸带上就打出一行点迹。(3)电磁打点计时器：电磁打点计时器：工作电压工作电压：_以下的以下的_电源电源；原理：接通交流电原理：接通交流电源后，在线圈和永久磁铁的作用下源后，在线圈和永久磁铁的作用下，_便便振动起来，带动其上振动起来，带动其上的的_上下上下振振动。这时，如果纸带运动，振针就通过复写纸在纸带上留下一行点迹。动。这时，如果纸带运动，振针就通过复写纸在纸带上留下一行点迹。位置位置时间时间220 V交流交流6 V交流交流振片振片振针振针(4)打点周期打点周期打点计时器一般接我国市用交流电，交流电频率为打点计时器一般接我国市用交流电，交流电频率为50 Hz，计时器每，计时器每隔隔_打打一一次点。次点。0.02 s（n-1）四、瞬时速度四、瞬时速度阅读阅读教材第教材第13页，页，“瞬时速度瞬时速度”部分，了解瞬时速度基本概念部分，了解瞬时速度基本概念。瞬时速度瞬时速度：运动物体：运动物体在在_或或_的的速度。它速度。它可以可以_(填填“粗略粗略”或或“精确精确”)地描述物体运动的快慢。瞬时速度的大小地描述物体运动的快慢。瞬时速度的大小称为称为_，简称，简称_。某一时刻某一时刻某一位置某一位置精确精确瞬时速率瞬时速率速率速率思维拓展思维拓展1.在某段公路上，分别有图在某段公路上，分别有图1所示的甲、乙两块告示牌，告示牌上面数字表示什么所示的甲、乙两块告示牌，告示牌上面数字表示什么意思意思？答案答案甲告示牌是指从牌所在位置到珠海、中山两地点还需通过的路径长度，即甲告示牌是指从牌所在位置到珠海、中山两地点还需通过的路径长度，即表示的是路程；乙告示牌是指车辆运动的最大瞬时速度。表示的是路程；乙告示牌是指车辆运动的最大瞬时速度。图图12.物体的平均速度为物体的平均速度为0，瞬时速度一定为，瞬时速度一定为0吗？为什么？吗？为什么？答案答案不一定。物体的平均速度为不一定。物体的平均速度为0，说明物体的位移为，说明物体的位移为0，此时物体可能是静止，此时物体可能是静止的，也的，也可能是运动又回到了出发点。可能是运动又回到了出发点。五、速度五、速度时间时间(vt)图像图像阅读阅读教材第教材第1314页页“速度速度时间图像时间图像”部分，了解部分，了解vt图像的建立及意义。图像的建立及意义。1.vt图像图像以以_为为纵轴，纵轴，以以_为为横轴，建立一个平面直角坐标系，在该坐标系中画横轴，建立一个平面直角坐标系，在该坐标系中画出物体的速度随时间的变化关系，该图像就是速度出物体的速度随时间的变化关系，该图像就是速度时间图像时间图像(vt图像图像)，简称简称_。2.匀速直线运动的匀速直线运动的vt图像是与图像是与横轴横轴_的的直线。运动物体在时间直线。运动物体在时间t内的位移内的位移xvt，在在vt图像中就对应着边长分别为图像中就对应着边长分别为v和和t的的一块一块_面积面积。速度速度时间时间速度图像速度图像平行平行矩形矩形预习完成后，请把你疑惑的问题记录在下面的表格中预习完成后，请把你疑惑的问题记录在下面的表格中问题问题1 问题问题2 对速度的理解对速度的理解要点归纳要点归纳例例1 (2018山东滕州一中月考山东滕州一中月考)(多选多选)甲地与乙地正好位于一段笔直的公路旁边，甲地与乙地正好位于一段笔直的公路旁边，汽车以汽车以36 km/h的速度从甲地运动到乙地用了的速度从甲地运动到乙地用了2 h，汽车从乙地返回甲地的过程中，汽车从乙地返回甲地的过程中速度大小保持不变，用了速度大小保持不变，用了2.5 h回到甲地，那么汽车返回时的速度为回到甲地，那么汽车返回时的速度为()精典示例精典示例图图2A.8 m/s B.8 m/sC.28.8 km/h D.28.8 km/h答案答案AC(1)速度的变化包含以下三个方面：一是速度的大小不变而方向发生改变；速度的变化包含以下三个方面：一是速度的大小不变而方向发生改变；二是速度的方向不变而大小改变；三是速度的大小和方向都发生了改变。二是速度的方向不变而大小改变；三是速度的大小和方向都发生了改变。针对训练针对训练1 (多选多选)以下说法正确的是以下说法正确的是()A.物体运动的位移越大，其速度一定越大物体运动的位移越大，其速度一定越大B.物体运动的时间越短，其速度一定越大物体运动的时间越短，其速度一定越大C.速度是表示物体运动快慢的物理量速度是表示物体运动快慢的物理量D.做匀速直线运动的物体，其位移跟时间的比值是一个恒量做匀速直线运动的物体，其位移跟时间的比值是一个恒量解析解析速度大小不仅与位移有关，还与时间有关，速度大小不仅与位移有关，还与时间有关，A、B不正确，不正确，C、D正确。正确。答案答案CD平均速度和瞬时速度平均速度和瞬时速度1.平均速度和瞬时速度的区别与联系平均速度和瞬时速度的区别与联系要点归纳要点归纳2.平均速度和平均速率的区别与联系平均速度和平均速率的区别与联系例例2 如图如图3所示，为某同学下课后到食堂吃饭的路线图，他从教室先到水房打了一所示，为某同学下课后到食堂吃饭的路线图，他从教室先到水房打了一壶水，然后再到食常吃饭。他从教室到水房的时间为壶水，然后再到食常吃饭。他从教室到水房的时间为100 s，打水的时间为，打水的时间为60 s，从水房到食堂的时间为从水房到食堂的时间为40 s。若教室到水房的距离为。若教室到水房的距离为100 m，水房到食堂的距离，水房到食堂的距离为为40 m，那么那么(1)整个过程该同学从教室到食堂的平均速度为多少？整个过程该同学从教室到食堂的平均速度为多少？(2)整个过程该同学从教室到食堂的平均速率为多少？整个过程该同学从教室到食堂的平均速率为多少？精典示例精典示例图图3思路探究思路探究答案答案(1)0.3 m/s(2)0.7 m/s针对训练针对训练2 (多选多选)如图如图4所示是三个质点所示是三个质点A、B、C的运动轨迹，三个质点同时从的运动轨迹，三个质点同时从N点点出发，同时到达出发，同时到达M点点(物体做单向运动物体做单向运动)。下列说法正确的是。下列说法正确的是()图图4A.三个质点从三个质点从N到到M的平均速度相同的平均速度相同B.三个质点到达三个质点到达M点的瞬时速度相同点的瞬时速度相同C.三个质点从三个质点从N到到M的平均速率相同的平均速率相同D.B质点从质点从N到到M的平均速度方向与其任意时刻的瞬时速度方向相同的平均速度方向与其任意时刻的瞬时速度方向相同解析解析平均速度等于位移与时间的比值，由于位移与时间都相同，故平均速度相平均速度等于位移与时间的比值，由于位移与时间都相同，故平均速度相同，故同，故A正确；平均速率等于路程与时间的比值，由于时间相等，路程不等，故平正确；平均速率等于路程与时间的比值，由于时间相等，路程不等，故平均速率不相等，故均速率不相等，故C错误；三个质点到达错误；三个质点到达M点的瞬时速度方向不同，所以瞬时速度点的瞬时速度方向不同，所以瞬时速度肯定不同，肯定不同，B错误；质点错误；质点B做单方向直线运动，速度方向不变，做单方向直线运动，速度方向不变，D正确。正确。答案答案AD例例3 用打点计时器可测纸带运动的时间和位移。下面是没有按操作顺序写的不完用打点计时器可测纸带运动的时间和位移。下面是没有按操作顺序写的不完整的实验步骤，按照你对实验的理解，在各步骤空白处填上适当的内容，然后按整的实验步骤，按照你对实验的理解，在各步骤空白处填上适当的内容，然后按实际操作的合理顺序，将各步骤的字母代号写在空白处。实际操作的合理顺序，将各步骤的字母代号写在空白处。A.在电磁打点计时器的两接线柱上分别接上导线，导线的另一端分别接在低压在电磁打点计时器的两接线柱上分别接上导线，导线的另一端分别接在低压_(填填“交流交流”或或“直流直流”)电源的两个接线柱上电源的两个接线柱上B.把电磁打点计时器固定在桌子上，让纸带穿过把电磁打点计时器固定在桌子上，让纸带穿过_，并压在，并压在_下面下面C.用刻度尺测量从计时开始点到最后一个点间的距离用刻度尺测量从计时开始点到最后一个点间的距离x实验原理、实验操作及纸带的应用实验原理、实验操作及纸带的应用精典示例精典示例解析解析打点计时器使用交流电；把电磁打点计时器固定在桌子上，让纸带穿过限打点计时器使用交流电；把电磁打点计时器固定在桌子上，让纸带穿过限位孔，并压在复写纸下面；若打出位孔，并压在复写纸下面；若打出n个点，则有个点，则有(n1)个时间间隔，故这段纸带记个时间间隔，故这段纸带记录的时间录的时间t(n1)0.02 s；实验步骤的排列一般要按先安装器材然后进行实验；实验步骤的排列一般要按先安装器材然后进行实验的思路进行，故实验步骤的合理顺序是：的思路进行，故实验步骤的合理顺序是：B、A、E、D、C、F。答案答案交流限位孔复写纸交流限位孔复写纸(n1)0.02 sBAEDCF针对训练针对训练3 关于打点计时器，下列说法正确的是关于打点计时器，下列说法正确的是()A.纸带上打的点越密，说明物体运动得越快纸带上打的点越密，说明物体运动得越快B.电火花计时器使用的是电火花计时器使用的是220 V交流电源交流电源C.使用的电源频率越高，打点的时间间隔就越长使用的电源频率越高，打点的时间间隔就越长D.实验时应先释放小车，后接通打点计时器的电源实验时应先释放小车，后接通打点计时器的电源答案答案B从从vt图像上可以得到的信息图像上可以得到的信息(1)读出物体在某时刻的速度或物体的某一速度所对应的时刻。读出物体在某时刻的速度或物体的某一速度所对应的时刻。(2)求出物体在某段时间内速度的变化量或物体发生某一速度变化求出物体在某段时间内速度的变化量或物体发生某一速度变化所经历的时间。所经历的时间。(3)判断运动方向。根据速度的正负判断运动方向。速度为正，表判断运动方向。根据速度的正负判断运动方向。速度为正，表示物体沿正方向运动，速度为负，表示物体沿负方向运动。示物体沿正方向运动，速度为负，表示物体沿负方向运动。速度速度时间时间图像图像要点归纳要点归纳图图5(4)比较物体速度变化的快慢。在比较物体速度变化的快慢。在vt图像中，直线的倾斜程度图像中，直线的倾斜程度(斜率斜率)反映了物体速反映了物体速度改变的快慢，倾斜程度越大，表示速度改变得越快，倾斜程度越小，表示速度度改变的快慢，倾斜程度越大，表示速度改变得越快，倾斜程度越小，表示速度改变得越慢，直线不倾斜改变得越慢，直线不倾斜(平行于时间轴平行于时间轴)，表示物体的速度不变。，表示物体的速度不变。(5)速度随时间变化的图线与时间轴所围的面积等于物体在该时间内的位移大小。速度随时间变化的图线与时间轴所围的面积等于物体在该时间内的位移大小。例例4 如图如图6所示，是某质点做直线运动的所示，是某质点做直线运动的vt图像，试回答图像，试回答：(1)AB、BC、CD段质点分别做什么运动？段质点分别做什么运动？(2)质点在质点在4 s末的速度多大？末的速度多大？(3)质点在质点在48 s内的位移是多少？内的位移是多少？精典示例精典示例图图6解析解析(1)根据题中根据题中vt图像可知在图像可知在AB段速度随时间不断增加，所以段速度随时间不断增加，所以AB段表示质点段表示质点做加速运动；在做加速运动；在BC段速度不随时间而变化，所以段速度不随时间而变化，所以BC段表示质点做匀速运动；在段表示质点做匀速运动；在CD段速度随时间不断减少，所以段速度随时间不断减少，所以CD段表示质点做减速运动。段表示质点做减速运动。(2)质点在质点在4 s末的速度由题中末的速度由题中vt图像可知是图像可知是15 m/s。(3)48 s内质点做匀速直线运动，内质点做匀速直线运动，vt图像与图像与t轴所围轴所围“面积面积”表示位移即表示位移即xvt154 m60 m。答案答案(1)AB段表示质点做加速运动；段表示质点做加速运动；BC段表示质点做匀速运动；段表示质点做匀速运动；CD段表示质点段表示质点做减速运动做减速运动(2)15 m/s(3)60 m针对针对训练训练4 A、B两物体做直线运动的两物体做直线运动的vt图像如图图像如图7所示，则所示，则A的运动速度大小为的运动速度大小为_m/s，B的运动速度大小为的运动速度大小为_m/s。A和和B的速度方向的速度方向_(选填选填“相同相同”或或“相反相反”)，A的速度的速度_(选填选填“大于大于”“”“等于等于”或或“小于小于”)B的的速度，物体速度，物体A在在3 s内的位移是内的位移是_，方向，方向_，物体，物体B在在4 s内的位移是内的位移是_，方向，方向_。图图7解析解析由图像可知，由图像可知，A和和B都做匀速直线运动，都做匀速直线运动，A的速度大小为的速度大小为10 m/s，B的速度大的速度大小为小为5 m/s，A沿规定的正方向运动，沿规定的正方向运动，B沿规定的负方向运动，所以沿规定的负方向运动，所以A、B速度方向速度方向相反。速度的正、负只表示方向不表示大小，所以相反。速度的正、负只表示方向不表示大小，所以A的速度大于的速度大于B的速度。的速度。A的位的位移等于图中移等于图中A的图线下方与的图线下方与t轴围成图形的面积轴围成图形的面积xAvAt103 m30 m，因为在，因为在t轴上方，故位移方向与规定正方向相同。轴上方，故位移方向与规定正方向相同。B的位移大小等于图线与的位移大小等于图线与t轴围成的面积轴围成的面积大小，即大小，即xBvBt54 m20 m，因为在，因为在t轴的下方，故位移方向与规定的正方向轴的下方，故位移方向与规定的正方向相反。相反。答案答案105相反大于相反大于30 m与规定的正方向相同与规定的正方向相同20 m与规定的正方与规定的正方向相反向相反